加工制御のためのオンマシン用非球面形状測定システムの開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560099
• Research Institution: Toyama Prefectural University
• Principal Investigator: 野村 俊 富山県立大学, 工学部・機械システム工学科, 教授 (00104977)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 神谷 和秀 富山県立大学, 工学部・機械システム工学科, 講師 (00244509)
• Keywords: 非球面 / 形状計測 / オンマシン計測 / シアリング干渉計 / ゾーンプレート

Research Abstract

本研究では,超精密旋盤によって加工された直後の非球面(球面を含む)を,加工機から取り外すことなく,1nmオーダの精度で測定可能なシステムの開発を行うことを目的としている。本年度は、はじめに、加工機に搭載可能なシアリング干渉計の製作を行った。製作した干渉計では、加工ツールなどによって、測定面の一部のみしか観測できない場合に対応するため、ライン状CCDカメラで干渉縞を取得する方式を採用した。また、非球面のミラーの測定に対応するため、測定面を照明する光学系に同心円状の回折格子であるゾーンプレートを用いた。つぎに、測定対象を回転させることによって複数のラインを取得し、複数のライン上での形状情報を複合して、全面の形状を再構成することが可能なソフトウエアの開発を行った。最後に、試作した計測システムを用いて、ミラー中央にへそのある球面ミラーの測定実験を行った。測定対象が取り付けられたスピンドルのエンコーダパルスに同期しながら5度おきにライン状干渉縞画像を取り込んだ。干渉縞の位相解析を行うため、測定波面をシアさせるプレートをわずかに回転させることで干渉縞の初期位相を変化させ、それぞれの角度で複数枚の画像を取得した。提案する手法によって取得した中心を含む放射状の位置の形状データから解析を行った結果と従来法であるフィゾー干渉計での測定結果を比較したところ、その差は、PV値で1%程度であった。現在のシステムでは、取得した干渉縞画像の解析に必要な時間は4分程度であった。